小麥粉改良劑對面團流變學(xué)特性的影響

尚加英，胡 軍，李利民，鄭學(xué)玲，趙 波

(1.鄭州瑞谷嘉禾科技有限公司，河南 鄭州 450052；2.河北省糧食局機關(guān)服務(wù)中心，河北 石家莊 0500213；3.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450052)

面團流變學(xué)特性是小麥品質(zhì)指標(biāo)之一，是小麥粉加水面團耐揉性和黏彈性的綜合表現(xiàn)[1]。流變學(xué)參數(shù)已經(jīng)用于研究面團的調(diào)制、焙烤過程最佳工藝條件以及產(chǎn)品的質(zhì)量控制，因此，流變學(xué)在評判面制品的質(zhì)量中是一種非常有效的方法[2]。目前用于測定面團流變學(xué)特性的儀器主要有粉質(zhì)儀、拉伸儀、揉混儀、吹泡示功儀等。這些儀器測定面團流變學(xué)特性的方法均被定為研究小麥面筋特性及烘焙品質(zhì)的國際標(biāo)準(zhǔn)方法或國家標(biāo)準(zhǔn)方法[3-5]。

小麥粉品質(zhì)改良劑是專用于改善小麥粉及其制品品質(zhì)，延長保質(zhì)期，改善食品工業(yè)性能，增強食品營養(yǎng)價值的一類化學(xué)合成或天然物質(zhì)，在現(xiàn)代專用粉配制及面制品生產(chǎn)過程中發(fā)揮極其重要作用。小麥粉品質(zhì)改良劑對企業(yè)的發(fā)展雖然起不到?jīng)Q定作用，但是小麥粉企業(yè)的發(fā)展離不開品質(zhì)改良劑[6]。目前，國內(nèi)外一些研究者對改良劑與小麥粉及其制品品質(zhì)關(guān)系做了許多研究[7-16]，開發(fā)了多種小麥粉品質(zhì)改良劑，主要有酶制劑、氧化劑、乳化劑、膨松劑，以及各種專用粉復(fù)合改良劑等。

本實驗通過對中筋粉添加GB 2760允許使用的部分小麥粉改良劑，進行粉質(zhì)和拉伸實驗，研究這些改良劑對面團流變學(xué)特性的影響，旨在為小麥粉及其制品生產(chǎn)企業(yè)合理使用小麥粉改良劑提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要材料

小麥粉：某食品有限公司生產(chǎn)的普通小麥粉；酶制劑：真菌α-淀粉酶、脂肪酶、木聚糖酶；抗氧化劑：偶氮甲酰胺(ADA)、抗壞血酸(Vc)；磷酸鹽：焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉。

Shimadzu電子分析天平：日本島津公司；粉質(zhì)儀：德國Brabender公司；拉伸儀：德國Brabender公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品準(zhǔn)備

按不同梯度含量將改良劑分別添加到小麥粉中，充分搖均，備用。

1.2.2 粉質(zhì)特性測定

按GB/T 14614—2006《小麥粉 面團的物理特性 吸水量和流變學(xué)特性的測定 粉質(zhì)儀法》的規(guī)定，采用粉質(zhì)儀進行測定，典型小麥粉粉質(zhì)曲線如圖1所示。

圖1 典型小麥粉粉質(zhì)曲線

粉質(zhì)儀測量的指標(biāo)主要有：

吸水率：是指小麥粉在粉質(zhì)儀中揉和最大稠度(粉質(zhì)曲線峰值)為500 FU的面團時所需的加水量，占14%濕基小麥粉重量的百分?jǐn)?shù)(準(zhǔn)確到0.1%)。

形成時間(Development Time, DT)：是指開始加水直到面團稠度(阻力)達到最大時所需要的揉混時間，準(zhǔn)確到0.5 min。

穩(wěn)定時間(Stable Time, ST)：是指粉質(zhì)曲線首次達到500 FU線與離開500 FU線所需的時間差值，準(zhǔn)確到0.5 min。

弱化度(Weakness, WK)：是指曲線峰值中心與峰值過后12 min的曲線中心之間的差值，用FU表示。

評價值(Valorimeter Value, VV)：是從曲線最高處開始下降算起，12 min后的評價尺記分。

粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)(Farinogragh Quality Number, FQN)：是指從加水開始到面團稠度經(jīng)由最大稠度中心點下降到30 FU位置的距離，用 mm表示。

1.2.3 拉伸特性測定

按GB/T 14615—2006《小麥粉 面團的物理特性 流變學(xué)特性的測定 拉伸儀法》的規(guī)定，采用拉伸儀進行測定，典型小麥粉拉伸曲線如圖2所示。

圖2 典型小麥粉拉伸曲線

拉伸儀測量的指標(biāo)主要有：

拉伸阻力(Resistance, R)：也成抗延伸性，是指曲線開始后在橫坐標(biāo)上到達5 cm位置處曲線的高度，以EU表示。

最大拉伸阻力(Maximum Resistance, Rm)：是指曲線最高點的高度，以EU表示。

拉伸能量(Area,A)：是指拉伸曲線與基線所包圍的總面積，用cm2表示。

延伸性(Extensibility, E)：也稱延展性，是指面團拉伸至斷裂時的拉伸長度，也即拉伸曲線在橫坐標(biāo)上的總長度，以mm表示。

拉伸比例(R/E)：是指面團拉伸阻力與延伸性之比。

2 結(jié)果與分析

2.1 改良劑對面團粉質(zhì)特性的影響

粉質(zhì)儀是面團和面特性分析所采用的最重要的儀器。主要進行面團揉和特性分析，通過粉質(zhì)儀測定小麥粉的吸水率及評價面團揉制時的穩(wěn)定性和其他特性，以評價測試小麥粉的品質(zhì)。粉質(zhì)儀不但用于研究小麥粉面筋的特性，還可以了解添加物如鹽、糖、改良劑對面團形成的影響。

2.1.1 酶制劑

酶制劑主要有α-淀粉酶、葡萄糖氧化酶、木聚糖酶、脂肪酶、半纖維酶以及谷氨酞胺轉(zhuǎn)氨酶等。在面團中，淀粉酶能內(nèi)切直鏈淀粉成糊精，糊精在淀粉內(nèi)切酶作用下降解成麥芽糖，麥芽糖能被酵母利用產(chǎn)生CO2，從而使面包體積增大[17]。脂肪酶又叫甘油酯水解酶，通過作用于甘油三酯阻止了其與谷蛋白的結(jié)合，從而起到增筋作用，增強面團加工性能，改善面包紋理結(jié)構(gòu)。木聚糖酶使阿拉伯木聚糖和面筋相之間水分的重新分布，或者使水溶性木聚糖分子的鏈長更容易與蛋白質(zhì)等大分子結(jié)合，使得該部分木聚糖酶極有可能參與到面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中去或者增加了面筋—淀粉膜的強度和延伸度[18-19]。

酶制劑對面團粉質(zhì)特性影響如圖3所示,從圖3可以看出，添加α-淀粉酶后，面團吸水率明顯降低，與對照相比，最小值減少了2.8%；添加脂肪酶后，吸水率有所降低，但變化幅度不大；添加木聚糖酶后，吸水率基本不變，略有增加。表明α-淀粉酶對面團的吸水率有顯著影響。小麥粉中添加α-淀粉酶后，能夠分解更多的淀粉，使小麥粉吸水率有所降低，面團稠度達到最大的時間縮短，面團的韌性、耐揉程度降低，面筋強度變?nèi)?。因此，添加?淀粉酶后，小麥粉的穩(wěn)定時間、吸水率和評價值均減小，弱化度升高。與溫紀(jì)平等[20]研究結(jié)果相一致，α-淀粉酶在一定程度上降低了小麥小麥粉的品質(zhì)指標(biāo)，隨著α-淀粉酶添加量的增加，面團的吸水率、形成和穩(wěn)定時間、評價值都呈顯著降低趨勢，弱化度呈升高趨勢。

圖3 酶制劑添加量對面團粉質(zhì)特性的影響

添加α-淀粉酶和木聚糖酶后，面團的弱化度明顯增大，在α-淀粉酶最大添加量時，弱化度比對照增加了21.1%，由于木聚糖添加量稍大，弱化度增加幅度更大，最大添加量時弱化度比對照增加了47.4%；添加脂肪酶后，弱化度變化幅度較小。表明α-淀粉酶和木聚糖酶對面團弱化度有顯著影響。弱化度是表明面團在攪拌過程中耐機械攪拌的承受能力。弱化度越大，面筋越弱，面筋越易塌陷變形。添加酶制劑后，在面團形成過程中，其與蛋白質(zhì)、淀粉等高分子物質(zhì)一起形成包含氣泡的穩(wěn)定面團結(jié)構(gòu)，面團的面筋變?nèi)酰鎴F的耐破壞程度，也就是對機械攪拌的承受能力降低，從而弱化度變大[21]。

隨著α-淀粉酶添加量增加，面團的穩(wěn)定時間呈先逐漸縮短后穩(wěn)定不變的趨勢；添加脂肪酶后，穩(wěn)定時間呈波浪狀小幅度變化，變化不明顯；添加木聚糖酶后，穩(wěn)定時間先逐漸減少后有所增加，但均低于對照樣，在添加量5～10 mg/kg時變化幅度最大。表明3種酶制劑對面團的穩(wěn)定時間都有影響，α-淀粉酶和木聚糖酶的影響相對大些，二者均使穩(wěn)定時間有所縮短。

隨著α-淀粉酶梯度增加，評價值逐漸減小，最大添加量時比對照減少了26.3%；而脂肪酶和木聚糖酶梯度添加后，評價值變化幅度相對較小。

上述結(jié)果表明不同的酶制劑對面團的粉質(zhì)特性有不同的影響，α-淀粉酶影響作用最明顯，其次是木聚糖酶，脂肪酶影響作用不明顯。

2.1.2 氧化劑

小麥粉加入增筋劑可以改善面團面筋的強度，得到質(zhì)量更好的成品。具有增筋作用的物質(zhì)主要是氧化劑，常用的主要有溴酸鉀(KBrO3)、抗壞血酸(Vc)和偶氮甲酰胺(ADA)。溴酸鉀已被證明對人體有害，我國已禁止溴酸鉀在小麥粉中的使用。抗壞血酸(Vc)作為一種中速氧化劑，主要在面團攪拌后期和醒發(fā)期間起氧化作用，國外學(xué)者已對其作用機理做過研究[22-23]，并且抗壞血酸本身是營養(yǎng)元素。目前小麥粉中使用較多的增筋劑為偶氮甲酰胺(ADA)和抗壞血酸(Vc)。

從圖4可以看出，隨著ADA添加量的增加，面團的吸水率和穩(wěn)定時間呈小幅度波浪狀變化，在添加量15 mg/kg時，吸水率最高，比對照增加了1.8%，添加量10 mg/kg時，穩(wěn)定時間最長，比對照增加了13.0%；弱化度大幅度升高，最大添加量時，比對照增加了36.8%；評價值略有降低。添加Vc后，除穩(wěn)定時間在10 mg/kg時較對照增加了24.1%外，其余指標(biāo)變化幅度較小。表明ADA對面團粉質(zhì)特性有顯著影響，而Vc對面團粉質(zhì)特性的影響較小。

圖4 氧化劑對面團粉質(zhì)特性的影響

2.1.3 磷酸鹽

磷酸鹽類用作小麥粉添加劑，在加工過程受熱分解，產(chǎn)生氣體，使面坯起發(fā)，形成致密多孔組織，制品膨松、柔軟或酥脆。通常應(yīng)用于糕點、餅干、面包、饅頭等食品中。

從圖5可以看出，焦磷酸鈉添加量為30 mg/kg時，吸水率比對照增加了1.2%，隨著焦磷酸鈉添加量的增加，在30～60 mg/kg時，面團吸水率基本不變，添加量為75 mg/kg時，吸水率有所降低，與對照樣幾乎相同；添加量≤60 mg/kg時，弱化度、穩(wěn)定時間和評價值幾乎不變，當(dāng)添加量為75 mg/kg時，弱化度比對照減少26.3%，穩(wěn)定時間增加31.5%，評價值略有增加。說明焦磷酸鈉添加量為75 mg/kg時對面團有明顯的改良效果，穩(wěn)定時間明顯增加，弱化度明顯降低，穩(wěn)定時間越長形成的面團韌性越好，弱化度越小，面筋的強度越大，面團的加工性能越好。

圖5 膨松劑對面團粉質(zhì)特性的影響

三聚磷酸鈉添加量為30 mg/kg時，弱化度比對照減小15.8%，穩(wěn)定時間增加22.2%，添加量大于30 mg/kg時，弱化度逐漸增加，穩(wěn)定時間減少。說明三聚磷酸鈉添加量為30 mg/kg時對面團有明顯的改良效果，添加量過多，反而會使面團品質(zhì)變差。

綜上可知，不同改良劑對面團的粉質(zhì)特性有不同影響，α-淀粉酶、木聚糖酶和ADA添加對面團粉質(zhì)特性有顯著影響，其次是一定添加量時的焦磷酸鈉和三聚磷酸鈉，Vc和脂肪酶影響程度不明顯。

2.2 改良劑對面團拉伸特性的影響

拉伸儀是記錄面團在拉伸至斷裂過程中所受力和延展長度變化情況的儀器，主要用來測量面團的拉伸阻力、拉伸能量以及延伸性等，通過拉伸曲線可以評價面團的拉伸阻力和延展性能等流變學(xué)特性。

2.2.1 酶制劑

圖6 酶制劑對面團拉伸特性的影響

從圖6可以看出，添加酶制劑后，木聚糖酶對面團拉伸特性的影響較為顯著，尤其是拉伸比值、拉伸面積和最大抗拉伸阻力，均呈明顯減小趨勢，變化幅度較大，與對照相比，拉伸比值減小48.3%，拉伸面積減小33.3%，最大抗拉伸阻力降低33.8%，延伸性增加7.9%；添加a-淀粉酶后，面團的延伸性略有增加，其余指標(biāo)變化不大；添加脂肪酶后，面團的抗拉伸阻力略有降低，其余指標(biāo)變化不大。說明木聚糖酶對面團的拉伸特性影響顯著，添加木聚糖后，面團的筋力變得柔和，延伸性不斷增強，a-淀粉酶和脂肪酶對面團拉伸特性影響相對較小。

2.2.2 氧化劑

從圖7可以看出，隨著ADA添加量的增加，面團的延伸性呈明顯減小趨勢，與對照相比，最大添加量時，面團延伸性減小了49.2%，拉伸比值和最大抗拉伸阻力呈先增大后減小趨勢，添加量15 mg/kg時，拉伸比值比對照增加了4.6倍，最大抗拉伸阻力增加了2.1倍。梯度添加Vc后，面團延伸性逐漸減小，其余指標(biāo)逐漸增大，最大添加量時，延伸性比對照減小15.9%，拉伸比值增加了1.8倍，最大抗拉伸阻力增加了1.4倍。ADA使面團的拉伸面積略有減小，Vc的作用正好相反，但二者變化幅度均不大。表明ADA和Vc均有增強面團筋力作用，但添加量過高時對面團筋力也會有破壞性。整體來看，二者對面團的拉伸特性均有顯著影響，而ADA的影響明顯大于Vc的影響。

圖7 氧化劑對面團拉伸特性的影響

2.2.3 磷酸鹽

從圖8可以看出，焦磷酸鈉和三聚磷酸鈉對面團的延伸性和拉伸比值幾乎沒有影響，對拉伸面積和最大抗拉伸阻力略有影響，但影響幅度遠小于ADA和Vc。表明膨松劑對面團影響程度不顯著。

圖8 膨松劑對面團拉伸特性的影響

3 結(jié)論

添加酶制劑和氧化劑對粉質(zhì)特性有一定影響，尤其是α-淀粉酶、木聚糖酶和ADA，對面團的粉質(zhì)特性影響較為明顯；膨松劑只有在添加量達到一定量時才會使面團粉質(zhì)特性有明顯變化。木聚糖酶、ADA和Vc對面團的拉伸特性有明顯影響，且ADA的影響作用較大。

脂肪酶對面團粉質(zhì)和拉伸特性影響不明顯，焦磷酸鈉和三聚磷酸鈉對面團拉伸特性無明顯作用。

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